Чердачное окно своими руками: разновидности конструкций характеристики

Чердачное окно своими руками: разновидности конструкций характеристики

Современные кровельные евроокна превратили нежилые чердаки в уютные, светлые мансарды. Окна в крыше перевоплотили обыденные постройки в современные архитектурные произведения, привнося в пространство свет и наполняя дом свежим воздухом. Мансардные евроокна привнесли в архитектуру новое веяние, позволяя гармонично вписывать в фасад здания необходимые для технического обслуживания люки. Окно на крыше позволяет дизайнерам создавать неповторимый интерьер мансарды, романтическую спальню, детскую, личный кабинет, ванную комнату, или же изысканный зимний сад. Ознакомиться с видами мандсардных окон вы сможете на сайте .

Слуховыми называются конструкции, вертикально расположенные в крыше и необходимые для проветривания и освещения чердака. Для их монтажа требуется отдельное возведение стропил, смонтированных в крыше. Слуховые окна бывают:

  • выступающими за пределы кровли (дормер);
  • утопленными внутри (антидормер).

Наклонные евроокна отличаются от слуховых тем, что монтируются непосредственно в кровлю под наклоном. Духовые окна были изобретены в XIX веке, а мансардные в послевоенные пятидесятые годы ХХ века. Наклонное евроокно отличается герметичностью, практичностью, высокой светопроводимостью и звукоизоляцией. При избытке проникновения солнечного света в помещение, кровельное окно закрывается полотном или жалюзи. Светоотдача у наклонного евроокна на 35% выше, чем у фронтонного или слухового.

Фронтонное окно монтируется вертикально в щипцовую стену с помощью фронтонного воротника. Фронтонные рамы могут быть открывающимися, и неоткрывающимися. Такие модели служат для увеличения обзора окрестностей.

Окно-люк для выхода на кровлю

Люк на кровлю должен органично вписываться во внешний облик частного коттеджа. Замечательным решением становится окно люк, которое без проблем встраивается в кровлю и выглядит как обычное наклонное евроокно. Люки чудесно гармонируют с внешним обликом всего строения и установленными в нём окнами. Разновидность кровельных смотровых люков:

  1. Аварийный кровельный выход внешне похож наклонное евроокно. Он наделён всеми функциями простых окон. Применяется для технического осмотра и выхода на кровлю. Чтобы открыть створки, следует просто нажать на ручку и люк откроется автоматом с помощью газовых амортизаторов. Такие конструкции устанавливаются на кровлю с уклоном от 15 до 55 градусов.
  • угол открытия до 70 градусов;
  • комбинированная система открывания и проветривания;
  • заламинированное внутреннее стекло;
  • внешний слой – закалённая поверхность, обработанная самоочищающимся средством;
  • размер от 700 х 1200 мм до 1006 х 1200 мм.
  1. Эксплуатационный выход внешне представляет собой обыкновенный мансардный люк-окно и служит для выхода на кровлю. Устанавливается на кровли с уклоном от 15 до 55 градусов, оснащены приточным клапаном для вентиляции мансарды. Открывается наружу по боковой оси.
  • евроокно открывается при помощи ручки;
  • люк снабжён многофункциональным стеклопакетом;
  • створка может открываться как вправо, так и влево;
  • размер люка – 500 на 930 мм.

  1. Окно-люк устанавливается в чердачных помещениях зданий для технологического осмотра и выхода на крышу. Можно выбрать тип открывания и сторону. Снабжается положением на проветривание помещения. Устанавливается на крышах с уклоном от 20 до 65 градусов.
  • нижнее перекрытие рамы служит ступенькой;
  • створка фиксируемая в 3-х местах;
  • угол открытия до 89 градусов;
  • размер – 490 х 760 мм.

Как правильно выбрать мансардные окна?

Выбирая мансардное евроокно следует учитывать ряд особенностей:

  • наличие защиты от влаги;
  • наличие уплотнителей;
  • материал профиля или рамы;
  • способ открывания;
  • прочность стеклопакета.

Конструктивные особенности мансардных окон https://www.youtube.com/watch?v=UlwbG2I_Hss В конструкции наклонных окон применяется однокамерный стеклопакет, что очень облегчает нагрузку на фурнитуру и опорные элементы. Для мансардных евроокон применяется морозоустойчивый теплосберегающий стеклопакет, который наполняется аргоном.

Стеклопакеты, изготовленные при помощи технологии «триплекс» уберегут обитателей мансарды от осколков случайно разбитого стекла. Так как два стекла склеиваются специальной пленкой, которая позволяет удерживать осколки. Покрытие Easy Clean расщепляет скопившуюся на евроокне грязь под действием солнечных лучей, что облегчает очистку стекол.

Важно!Важно обращать внимание на расположение оконной ручки. Она должна находиться на удобной для пользования высоте.

Дополнительные опции, такие как: рольставни и удерживающие опоры защитят дом от шума, града, солнца и послужат защитой от проникновения в жилище.

Особенности конструкции окна на крыше

Самая простая в исполнении конструкция утопленного евроокна. Можно воспользоваться уже возведенным перекрытием и смонтировать окно под уже готовой кровлей. Такие окна монтируются в любой момент.

Выступающее окно на крыше необходимо конструировать на стадии строительства. Конструкция может быть смонтирована для плоских и двухскатных кровель. На плоскую кровлю гораздо легче смонтировать выступающие перекрытия. Смонтированные боковые стенки конструкции зашиваются досками и покрываются кровельным укрывным материалом, которым устлана вся крыша.

Внутреннее окно в кровле можно установить между балками, которые удерживают стропила крыши. Опорная доска устанавливается между опор, затем на неё ставится оконная рама. Сверху каркас закрепляет фиксирующий брус. Боковые стенки и слив покрывают укрывным материалом, которым устлана вся крыша.

Монтаж мансардного окна

После окончательного выбора модели и месторасположения мансардного евроокна переходят к его монтажу. Последовательность установки наклонного окна:

  • в крыше необходимо вырезать проем для установки рамы;
  • крыша укрепляется дополнительными лагами и монтируется каркас для оконной рамы;
  • укладывается утеплитель и гидроизол;
  • настилается кровельный материал;
  • устанавливается оконный блок.

Мастер класс по установке мансардного окна https://www.youtube.com/watch?v=U7mQz8E8v9A Перед тем как приступить к монтажу евроокна, необходимо укрепить кровельную конструкцию и смонтировать каркас для оконной рамы. Усиление производится при помощи стропил, стоящих по соседству. Между ними монтируются перемычки, между которыми монтируют балки под оконную раму. В полученный каркас устанавливается оконная рама. Блок следует монтировать без стекла. Раму следует установить выше уровня кровли, что гарантирует слив воды. После монтажа рамы необходимо уложить гидроизолирующее покрытие, обеспечивающего сток воды. Современные модели мансардных окон оснащены дополнительными функциями. К ним можно отнести дистанционное управление открывания окна, рольставни и защитные ограждения, образующие небольшой балкончик. Мансардное окно на пульте д/у https://www.youtube.com/watch?v=MLKzwRMPCig

Содержание
  1. Стоимость строительства мансарды
  2. Типы крыш

Во время строительства частного дома каждый хочет, чтобы его дом был красивым внешне, непохожим на другие. При этом нужно учитывать функциональность дома и его удобство, ведь в нем нужно жить. В идеальном случае такая постройка должна быть не очень дорогой, так как не каждый может позволить себе огромный замок. Мансардная крыша позволяет решить все эти проблемы за один раз. Внешне дом получит привлекательный вид, он будет интересным, а сочетая несколько кровельных покрытий можно сделать его уникальным.

Читайте также:
Что делать, если течет газовая колонка: колонка подтекает и капает вода, как устранить течь

Стоимость строительства мансарды

Создание мансардного этажа считается относительно недорогим удовольствием, так как не нужно сооружать и возводить стены, однако это так лишь частично.

В первую очередь нужно знатно потратиться на создание стропильной системы. Ее цена напрямую зависит от типа мансардной крыши, а также стоимости пиломатериалов. Во-вторых, львиную часть финансовых расходов займет теплоизоляция и пароизоляция крыши. Логично, что кровельного материала не хватит для того, чтобы обеспечить требуемую кондицию воздуха для жилого помещения.Если мансарда будет жилой, то ее нужно качественно утеплять, используя толстый слой теплоизоляционного материала. В среднем для России слой минеральной ваты должен составлять не менее 20 сантиметров, если это более прохладные регионы, то еще больше. Кроме этого нужно не забывать о гидроизоляционном и пароизоляционном слоях.В-третьих, дорогие мансардные окна. Если окна делаются слуховыми, то нужно сооружать специальную стропильную систему, что также приведет к увеличению финансовых затрат на материалы и их установку. Также окно может располагаться в плоскости крыши, в таком случае его нужно тщательно заделать, чтобы снег или дождь не проникали внутрь мансарды. Из-за этого стоимость мансардных окон в два раза дороже обычных, их установка также обойдется в копеечку. Мансардные окна должны иметь более сложную конструкцию, их рама обязана быть более крепкой. Стекло используется армированное для того, чтобы справляться с нагрузками, а рама – поворотная. Всего выделяют два типа мансардных окон – те, что в крыше и вертикальные.

  • Эти покрытия обладают высокой теплопроводностью. Металл легко пропускает тепло, а значит, придется увеличивать толщину теплоизоляционного слоя. Если же этого не сделать, то зимой здесь будет слишком холодно, а летом невыносимо жарко.
  • Шумность. Во время осадков в виде дождя здесь будет очень шумно, ведь крыша будет стучать словно барабан. Внутри эту проблему можно побороть качественной звукоизоляцией, а вот снаружи эту проблему убрать не получится, поэтому лучше всего отказаться от материалов на металлической основе. Кроме того, если дом расположен в непосредственной близости с соседями, то они могут оказаться недовольны постоянным шумом, впоследствии чего могут возникать споры и конфликты.

Плюсы строительства мансардного этажа:

  • Легкость мансардного этажа. Благодаря этому не нужно сооружать слишком мощный фундамент, что сэкономит средства на начальных этапах.
  • Если денежных средств не хватает, то строительство мансарды, ее утепление можно отложить на некоторое время до момента появления новых финансовых средств. Также стоит отметить тот факт, что такая отсрочка станет полезной. Во время строительства используются древесные породы с высокой влажностью. Если процесс утепления начинается моментально, то влага впитается в теплоизоляционный слой. Если же «пирог» сделан правильным образом, то и влага будет уходить правильно. При нарушениях могут быть проблемы, поэтому небольшая пауза окажется даже полезной, ведь материал сможет немного подсохнуть, потеряв излишнюю влагу.
  • С помощью мансардного этажа можно создать оригинальную и даже уникальную постройку. В целом частный дом с мансардой всегда имеет интересный внешний вид, способен выразить индивидуальность хозяина и его решений.

Типы крыш

Мансардная крыша может иметь разные варианты устройства, для мансардного этажа подойдет любой тип крыши, кроме плоской.

Дома с односкатной крышей всегда будут оригинально и нестандартно выглядеть. Монтаж и установка такой крыши достаточно просты, скос осуществляется с помощью разной высоты стен. Угол ската колеблется в пределах 30-45%, объясняется такой диапазон очень легко. Если сделать угол наклона меньшим, то на крыше будет скапливаться снег, а это создаст нагрузку на крышу и опоры, придется создавать дополнительные опоры, что уменьшит пространство мансардного этажа. Если же угол будет больше, то появятся сложности в установке крыши, а ее прочность уменьшится в разы. В целом же использование такой крыши является самым простым и доступным по финансам вариантом.

Наиболее популярной является двухскатная крыша, стоимость ее сооружения не очень высока, а внешне такое строение выглядит достаточно привлекательно. При строительстве такой крыши нужно учитывать функциональную особенность мансарды, то, будет она жилой или нет. Нужно рассчитать высоту крыши, чтобы она не мешала свободному перемещению по мансарде. В целом же выделяют два типа двухскатной крыши: симметричная и асимметричная. Ломаная крыша – это разновидность двухскатной крыши, вся разница в том, что одна плоскость разбивается на две, имеющие разный угол наклона. При строительстве такой крыши не нужно возведение стен, а пространство будет лишь на 15-20% меньше, чем на 1 этаже дома. Стропильная система здесь гораздо труднее, ей нужно уделить особое внимание.

Четырехскатная крыша – сложный вариант, требующий расчетов. Поверхность крыши получается больше, чем в предыдущих вариантах, а значит, и расходы существенно возрастают. Достоинство заключается в высокой устойчивости к ветрам и прочим «капризам» природы, а также в оригинальном внешнем виде, что считается наиболее привлекательным.

Окна в крыше – конструкция, чертеж

  • Разновидности окон и их особенности
  • Чердачные
  • Слуховые
  • Мансардные
  • Зенитные
  • Окно – люк для выхода на кровлю
  • Проектирование окон для крыши
  • Дизайн и размеры
  • Конструкция и чертеж. Особенности проектирования
  • Каркас для окна и остекление
  • Технология монтажа окон на крыше
  • Рекомендации по обустройству окон

Обустраивая мансардное или чердачное помещение, владельцы частных домов пытаются подчеркнуть презентабельность своей постройки и сделать ее комфортабельной. Для этого они устанавливают слуховое окно на крыше, что обеспечивает хорошую циркуляцию воздуха, поднимает освещенность и визуально расширяет пространство.

Разновидности окон и их особенности

Чтобы разобраться, какие бывают окна в крыше, необходимо изучить их устройство и назначение.

Если изделие устанавливается вертикальным образом, зависит от стропильной системы слухового окна и предназначается для вентиляции и наполнения комнаты светом, это слуховая модель. Первые подобные конструкции были представлены еще в начале XIX в. Монтаж мансардных окон осуществляется под наклоном, из-за чего в комнату попадает больше света. Появились эти варианты после Второй мировой войны.

Читайте также:
Что такое алебастр? Описание, свойства, применение и цена алебастра

Чтобы найти оптимальную оконную конструкцию, необходимо учесть архитектуру и возраст постройки. Если она старая и менять что-то не рекомендуется, лучше соорудить слуховое окно своими руками или купить готовый комплект. При этом мансардные модели считаются особо популярными и используются для обустройства жилой площади под чердаком.

Чердачные

Простым и доступным вариантом является классическое чердачное окно в щипцовых стенах. Но он допускается лишь при наличии односкатной или двухскатной кровельной конструкции. Если количество граней начинается с 3 и больше или ее архитектурное исполнение достаточно сложное, понадобится найти более усовершенствованную модель. Да и 1 оконный проем не сможет обеспечить жилой чердак хорошим освещением.

Слуховые

Слуховое окно делает внешний вид постройки стильным и сдержанным. К тому же оно обеспечивает свободный доступ к крыше для ремонтных работ или осмотра. На рынке доступны раздвижные, захлопывающие и панорамные виды слуховых окон. В зависимости от формы их разделяют на такие группы:

  1. Круглые. Представляют собой новое направление в дизайне, поэтому не пользуются широкой распространенностью. Из-за характерной формы строители называют такие конструкции «лягушачьим ртом».
  2. Треугольные. Вариант считается достаточно популярным и устанавливается во многих загородных домах или коттеджах. Вместо боковых стенок здесь используются скаты кровельного окошка. Преимуществом этого типа окон является минимальное количество гидроизоляционных работ, но они не пропускают много света, поэтому при постоянной эксплуатации мансардной части здания понадобится установить осветительные приборы.
  3. Прямоугольные. Внешне напоминают стандартный тип окон, поэтому являются самым распространенным вариантом.
  4. «Зенитный фонарь». Подобная конструкция обладает массой достоинств. Во-первых, это отсутствие большой нагрузки на кровельный пирог, а во-вторых – хорошая светопроницаемость. При составлении чертежей специалисту нужно учитывать размеры мансарды.

Основной задачей слуховых окон является обеспечение циркуляции воздуха в чердачном пространстве. Если не установить их, это приведет к следующим проблемам:

  1. Даже при наличии дорогой и качественной теплоизоляции прогретый воздух будет быстро остывать и превращаться в конденсат. Отсутствие канала вентиляции станет причиной образования грибка и сырости в чердачном пространстве.
  2. При плохой освещенности в мансардном помещении появится плесень и опасные насекомые.
  3. Важность слуховой конструкции оправдывается и базовыми физическими законами. Поскольку кровельный пирог является наиболее уязвимой частью помещения, при сильных рывках ветра будут происходить такие явления: из-за отсутствия стеклопакета интенсивный ветер начнет приподнимать кровлю.

В зависимости от конструкции бывают односкатные и двускатные окна на крыше мансарды. Первый вариант характеризуется наклоном в 15° и простотой изготовления. Однако его нужно дополнительно защищать от осадков. Во втором случае изделия более практичны. Обустраивая окна в потолке, следует использовать те материалы, которые грамотно вписываются в экстерьер и интерьер.

Интересуясь, можно ли установить стеклопакет после монтажа кровли, достаточно прогуляться по коттеджному городку и посмотреть на внешний вид чердачных окошек. В одних постройках оно выступает из крыши с окнами, а в других – «утоплено» внутрь. В зависимости от проекта можно использовать 2 решения, только выступающие модели должны предусматриваться еще на этапе проектирования, а «утопленные» с легкостью устанавливаются после обустройства крыши.

Независимо от выбранного типа окон, необходимо убедиться, что они надежно защищены от негативных воздействий снега, града, ультрафиолетовых лучей и ливней. Также важно проверить:

  1. Соблюдены ли размеры оконного проема и самого стеклопакета.
  2. Обладает ли нужной степенью жесткости рама.

При самостоятельном монтаже не стоит закрывать места стыков строительной пеной. Для этой цели нужно применять специальные средства.

Мансардные

Современные мансардные окна для крыши – это не просто средство для улучшения освещения и защиты жилого пространства под чердаком от негативных факторов, но и стильное декоративное дополнение, улучшающее внешний вид дома.

Из-за сложных условий эксплуатации к таким конструкциям предъявляют высокие требования. Они должны не просто наполнять здание светом, но и обеспечивать хорошую тепло- и гидроизоляцию, удобно открываться и закрываться. При выборе оптимального варианта стоит останавливаться на продукции проверенных фирм и не экономить.

Раму окна изготовляют из прочных пород дерева или ПФХ-профиля. Чтобы улучшить герметичность стыков, между рамой и створкой фиксируют 1-3 уплотнительных контура. Деревянные элементы дополнительно защищаются алюминиевыми накладками, а однокамерный стеклопакет заполняют инертным газом. Внешне стекло обладает повышенной прочностью, а более дорогие модели еще и оснащаются антивандальным триплексом. Внутренний стеклопакет является энергосберегающим.

В отличие от классических окон, мансардные варианты характеризуются другим способом открывания. Вращение створки обусловлено специальными фрикционными петлями, которые находятся в центре проема. За счет такой конфигурации влага никогда не собирается на окне и стекает за его пределы.

Мансардные окна в кровле, независимо от их внешнего вида или стоимости, обладают похожим устройством. Но чтобы привлечь покупателей к своей продукции, ведущие бренды внедряют инновационные решения и технологии. В большинстве случаев они затрагивают систему открытия.

Зенитные

По-особому стильно смотрится зенитное чердачное окно в архитектуре. Помимо стильного дизайна, эти конструкции наполняют помещение светом и обладают массой эксплуатационных преимуществ.

Для изготовления подобной продукции используется высокопрочный пластик с остекленной рамой и защитным коробом. Наружный стеклопакет демонстрирует повышенную устойчивость к нагрузкам или атмосферным осадкам, т.к. стекло тщательно закаливается.

Передовые модели отличаются выпуклой формой, поэтому они меньше засоряются и не накапливают снег в зимний период.

Недостатком зенитных окон является повышенная стоимость, но если оценить их эксплуатационные свойства, подобные затраты будут оправданы. В зависимости от конструкции окна бывают как глухими, так и открывающимися.

Окно – люк для выхода на кровлю

Выбирая окно с выходом на кровлю, нужно убедиться, что оно соответствует архитектурному стилю дома. Многие владельцы коттеджей выбирают наклонные окна, которые совмещают функции простых конструкций, но еще и обеспечивают доступ на крышу. Для открытия створок понадобится нажать на ручку, и люк откроется автоматически. Угол наклона таких изделий составляет от 15 до 55°.
К ключевым характеристикам конструкции относят:

  1. Широкий угол открытия – до 70°.
  2. Наличие комбинированной системы вентиляции.
  3. Ламинированное покрытие на внутреннем стекле.
  4. Наличие закаленной поверхности с самоочищающимся слоем снаружи.
  5. Широкий выбор размеров.

Классическое окно-люк используется для технологического осмотра кровли. Оно отличается разными способами открытия и оборудовано створкой для проветривания. Монтаж выполняется с уклоном в 20-65°.

Читайте также:
Что нужно знать о карнизах для штор в ванную

Проектирование окон для крыши

Поскольку ветровое окно должно быть надежным, долговечным и устойчивым к разным нагрузкам, к вопросу его монтажа нужно подходить с особой ответственностью. Владельцу коттеджа следует грамотно составить проект оконной конструкции, чтобы она гармонично вписывалась в экстерьер и обеспечивала нужную защиту от негативных воздействий.

Дизайн и размеры

Мансардное помещение обладает большой площадью, поэтому оно должно получать максимальное количество света. Размер оконных проемов выбирается с учетом соотношения площади пола и комнаты. Стандартным показателем является 1:10, но для детской, гостиной или студии эту пропорцию можно увеличить до 1:8.

Ширина конструкции выбирается с учетом устройства стропильной системы. Высота должна составлять около 90-120 см, а для верхней – около 200-220 см.

В выборе дизайна окна особых ограничений нет. Главное, чтобы он соответствовал общей концепции стиля дома.

Конструкция и чертеж. Особенности проектирования

Окно на чердаке является важным элементом системы вентиляции, которое защищает пространство под кровлей от застойных явлений, грибка и плесени. А если в этой части дома находится жилое помещение, то оконный проем в чердачной крыше еще и наполняет его светом днем.

Устанавливая слуховое окно на крыше, конструкцию и чертеж нужно предусмотреть заранее. От правильного проектирования зависит комфорт и надежность всей системы.

Строгие нормы и правила при составлении чертежей отсутствуют, но важно придерживаться архитектурной стилистики, учитывать специфику материала изготовления и размеры. Также важно обращать внимание на функциональную и эстетическую стороны кровли.

Чтобы проект был составлен правильно, понадобится учесть следующие требования:

  1. Монтаж оконной конструкции разрешен в тех случаях, если угол наклона крыши составляет не меньше 35°.
  2. Любые декоративные элементы и прочие надстройки должны устанавливаться на заданном расстоянии от наружных стен.
  3. Минимальная величина створок равна 0,6х0,8 м.
  4. Нельзя выполнять монтаж оконного проема с вальмовыми или четырехугольными крышами в помещениях, где фасад выполняет роль продолжения стен.

От грамотного проектирования зависит не только функциональность окон, но и внешний вид помещения.

Каркас для окна и остекление

Перед монтажом основы для оконной конструкции производится установка каркаса. На этом этапе понадобится возвести фронтоны и закрепить стропила, руководствуясь следующим принципом: стропильные «ноги», представляющие обрамление проема, должны дополнительно укрепляться, т.к. на них будет воздействовать повышенная нагрузка. Пошаговая последовательность действий выглядит так:

  1. Концы «ног» нужно обрезать вровень с наружной стеной до оптимальной длины.
  2. Дальше следует установить балки-перемычки.
  3. Размер проема определяется с учетом вертикали фронтонного каркаса.
  4. На проемах монтируются стропила.
  5. Обшивку фронтона выполняют вровень с обшивкой стен. Для этой цели используют водостойкую фанеру или другой материал с хорошими водоотталкивающими свойствами.

Технология монтажа окон на крыше

Устанавливать потолочные окна нужно с особой ответственностью. Сам процесс имеет сходство с установкой многощипцовой крыши, но здесь присутствуют свои нюансы.

Обустраивая световое окно на мансарде, важно понимать, что треугольное изделие обладает углом наклона в 64°, а угол наклона крыши равен 40°. Из-за этой особенности у строителей возникают проблемы при соединении плоскостей, а разжелобки обретают нестандартную форму.

Для верхней конструкции нужно обустраивать специфическую основу, которая состоит из стропил. Чтобы монтаж был эффективным, нужно ознакомиться с размерами разжелобковых стропильных балок.

Установив верхнюю часть, необходимо переходить к нижней. На этом этапе в верхней части обшивки закрепляется балка, которая будет выполнять роль опоры. Работы выполняются по аналогичному алгоритму. Места стыков и соединений заделывают специальным герметическим составом. Когда они высохнут, их нужно удалить, предварительно закрыв фурнитуру. Дальше нужно снять защитную пленку со стеклопакета.

В завершении понадобится провести обшивочные мероприятия и закрепить финишный слой кровли.

Рекомендации по обустройству окон

Чтобы сделать слуховое окно в крыше дома надежным и долговечным, необходимо внимательно изучить пошаговую инструкцию по установке и составить подробные чертежи. Нельзя начинать работу без ознакомления с теоретической частью. Любые отклонения от размеров и проектирования недопустимы. Они снизят срок эксплуатации кровельной конструкции и приведут к появлению грибка, плесени и конденсата в мансардном помещении.

Виды мансардных окон: параметры выбора, правильный монтаж, самоделки

Мансардный этаж в загородных домах обычно закладывают при проектировании, но случается, и холодный чердак преобразуют в жилое помещение. Для обеспечения оптимального режима освещения в обоих случаях используют мансардные окна. Эти конструкции различаются по видам и функционалу, а залогом их надежности, герметичности и долговечности является правильный выбор и соблюдение технологии монтажа. Дефицита на рынке не наблюдается, у производителей впечатляющий ассортимент, но домовладельцев смущает цена вопроса. В рамках статьи рассмотрим характеристики мансардных окон, параметры выбора и установки, и оправдан ли «колхоз».

Содержание:

  • Характеристики окон для мансард
  • Виды окон
  • На что обратить внимание при выборе
  • Нюансы монтажа
  • Бывают ли самодельные мансардные окна

Характеристики окон для мансард

Мансардный этаж формируется преимущественно скатами крыши и вертикальных оконных блоков во фронтонах недостаточно для покрытия потребности помещения в естественном освещении. Чтобы «добрать», прямо в кровле монтируют специальные мансардные окна. Из-за такого расположения оконные конструкции подвергаются усиленному воздействию внешних факторов. Поэтому они должны обладать повышенной устойчивостью к воздействию природных явлений: дождя, снега, талых вод, ветра. Типовые стеклопакеты для таких условий применения не подходят, как и стандартные профили. У мансардных окон повышенные технические и эксплуатационные характеристики.

  • Минимальная теплопроводность – за счет энергосберегающих стеклопакетов и заполнения инертными газами (преимущественно аргон). Средние показатели сопротивления теплопередаче для конструкций базового сегмента составляют 0,71-0,91 R₀ [м²С/Вт].
  • Прочность – благодаря закаленному стеклу и усиленному профилю выдерживают пиковые снеговые нагрузки от 630 кг/м² (база).
  • Герметичность – достигается комбинацией специализированных уплотнителей с изоляционным окладом (при соблюдении технологии монтажа).

Притом, что мансардные окна изначально ориентированы на наклонный монтаж и прямой контакт с дождем и снегом, сложности при эксплуатации могут возникать из-за характеристик крыши, а не минусов конструктива блоков.

Нужно ли выгребать снег вокруг мансардного окна? А то кто-то в теме писал, что весной все течет. Уклон крыши 33 градуса, кровельное покрытие – металлочерепица.

«Мода» на пологие скаты до 40 градусов пришла из стран с мягким климатом, где снега практически не бывает. В регионах же с повышенной снеговой нагрузкой рекомендуемый угол 40-45 градусов, чтобы снег не скапливался на крыше. При установке мансардного окна в кровлю с меньшим углом, производители советуют монтировать над блоком снегозадержатель.

Читайте также:
Электрощит в гараже своими руками

Виды конструкций

Когда мансарды только вошли в обиход с легкой руки французского архитектора Франсуа Мансара, единственной возможностью добавить света были дормеры (кукушки). Это выдвинутые за пределы крыши надстройки, в которые устанавливаются обычные окна. Под специализированными же мансардными окнами обычно понимают конструкции наклонного типа в скатах, а не световые тоннели или вертикальные оконные блоки и надставки в кукушках. Разновидности мансардных окон подразделяются по нескольким параметрам.

Материал профиля

  • ПВХ.
  • Древесина.

Оконные блоки мансардного типа изначально на порядок дороже обычных вертикальных конструкций, но и внутри категории разброс цен между базой и премиумом может составлять десятки тысяч. В большей степени разница обусловлена техническими «наворотами», а материал профиля вторичен. В частных загородных домах одинаково используют как металлопластиковые, так и деревянные мансардные окна. Если сравнить цены, существенной экономии пластиковая рама не дает, а некоторые линии в ПВХ даже дороже. Визуально современные полимеры имеют практически любую фактуру и гамму, и с достоверностью имитируют ценные породы древесины. Выбор же зависит от личных предпочтений, типа помещения и дизайна интерьера – в обшитой натуральным деревом спальне уместнее деревянное же окно.

В ванной, где стабильно повышенная влажность – пластиковое.

Способ открывания

Эксплуатация мансардных окон подразумевает возможность открытия створки для проветривания и мытья, глухие блоки менее практичны и в современных домах встречаются значительно реже. Чтобы окнами было удобно пользоваться при разных условиях, выпускают блоки, открывающиеся разными способами.

  • С центральной осью или среднеповоротные – самая распространенная группа, любой угол открытия с двух сторон, вплоть до полного поворота на 180 градусов обеспечивают установленные по центру рамы фрикционные петли.
  • Со смещенной, приподнятой осью – благодаря механизму открывания в верхней части рамы такие окна могут достигать высоты в 2,5 метра. Мыть проблематичнее, но если вид из окна достойный, можно и потерпеть неудобства, обзор они дают максимальный.
  • Панорамные (двустворчатые) – глухая нижняя створка и открывающаяся верхняя, также нестандартных габаритов. Для сравнения, стандартная высота мансардного окна 140-160 см, панорамного – до 255 см. В премиальном сегменте конструкции панорамного типа с одной створкой и улучшенным дизайном.
  • Комбинированные – компромиссное решение, и смотреть можно без ограничений, и ухаживать просто, достаточно перевести створку из верхнего в центральное положение.
  • Балконного типа – для видовых участков с завораживающей перспективой, если полностью открыть окно, оно превратится в небольшой балкон за счет выдвижной нижней створки. Верхняя створка с комбинированным механизмом. Самый дорогой вид окон для мансард.

Сервисные люки, предназначенные для техобслуживания и аварийной эвакуации, полноценными мансардными окнами не являются и представляют собой раму с откидной крышкой из поликарбоната. Их при необходимости устанавливают в холодных чердаках.

Количество стеклопакетов

Количество стеклопакетов варьируется от одного до трех, базовая комплектация предусматривает высокие параметры энергосбережения, которых вполне достаточно даже в промозглой Москве и подобных климатических зонах. Поэтому наиболее востребованы базовые однокамерные стеклопакеты. Но для домов с мансардными окнами, расположенными в холодных регионах со снегопадами, рекомендуют двойные или тройные стеклопакеты. Для совсем уж суровых условий и помещений, где должно быть всегда тепло (в детских), можно установить мансардное окно с подогревом.

На что обратить внимание при выборе

Когда мансарда запланирована проектом, проблем при выборе и монтаже окон не возникает: размеры оконного проема и блока согласованы, кровельное покрытие совместимое, колесо изобретать не нужно. В процессе формирования кровельного пирога установка мансардного окна значительно легче, нежели врезка в готовую крышу. Если необходимость в переоборудовании чердака возникла спустя время, технически это сложнее, но возможно. В этом случае выбор конструкции будет «упираться» в расстояние между стропилами – проще окно меньшей ширины с универсальной монтажной системой установить на обрешетку, чем переделать часть стропильной системы под большую раму. Со стандартным шагом стропил в 60 см затруднений не будет ни на каком этапе, основная масса производителей выпускает окна типовой ширины в 55 см, по 2,5 см как раз остается на монтажные швы, как и в советах профессионалы. Но есть и другие нюансы.

  • Угол наклона ската – доля остекления зависит от площади (1/10), а высота мансардного окна подбирается исходя из крутизны крыши. Чем более пологий скат, тем окно должно быть выше и напротив. Для угла 15-40˚ рекомендуемая высота блока в 160 см, для 30-55˚, в 140 см, для 40-65˚, в 118, для 55-85˚ достаточно и 98 см. Стандартная монтажная высота от уровня пола составляет 90-120 см.
  • Тип кровли – мансардное окно, это система, включающая не только раму и стеклопакет, но и оклад, состоящий из набора дренажных желобов и защитного фартука. Он отвечает за герметичность конструкции и обязателен для правильного монтажа оконного блока. Оклады подбираются под конкретное кровельное покрытие и отличаются высотой профиля. Стандартные изоляционные оклады следующих видов: для плоских кровель (до 10 мм), для профилированных покрытий (до 45 мм), для кровельных материалов с высоким гребнем (до 90 мм).
  • Система вентиляции – любое жилое помещение нуждается в достаточном воздухообмене, особенно, расположенное в мансарде. Если в доме естественная система вентиляции альтернативой проветривания вручную станет встроенный вентиляционный клапан. Когда система принудительная, с рекуперацией, обходятся без использования блоков с клапанами.

Нюансы монтажа

В девяноста процентах случаев проблемы с мансардными окнами связаны не с дефектами блоков, а с нарушением технологии монтажа. Даже при соблюдении инструкции производителя и профессиональной установке возможны просачивания влаги, преимущественно, из-за скопления снега в нижней части. При правильной установке ситуация исправляется своевременной очисткой окна, при необходимости может потребоваться смазка уплотнителя, если он деформировался из-за наледи. Но когда монтаж мансардного окна выполнен с нарушениями, речь уже не о просачивании – о полноценных протечках, устранение которых потребует куда больших вложений.

Читайте также:
Текстура стены бесшовная

По монтажу своими руками, мнения расходятся, производители в один голос твердят о необходимости привлечения профессионалов и только профессионалов. Самостройщики парируют, что примеры «косячного» монтажа выполненного установщиками за немалые суммы, сплошь и рядом, и «не Боги горшки обжигают».

Истина, привычно, где-то посредине, но интересен именно практический опыт, а не только теоретические рекомендации.

Монтаж мансардного окна своими силами

Приветствую, далее следует мой опус по самостоятельной установке мансардного окна известного производителя. Советую к ознакомлению таким же самостройщикам, чтобы избежать уже освоенных чужих граблей. Пирог крыши сверху вниз: мягкая черепица, подкладочный ковер, обрешетка (доска дюймовка), контробрешетка, защитная мембрана, теплоизоляция 20 см, перекрестное утепление 5 см, по обрешетке (брусок 5 см), пароизоляция, обрешетка вертикальная из дюймовки и ГСП.

При выборе мансардного окна было два основных требования – двойной стеклопакет и нестандартная ширина, так как оно будет освещать лестницу и холл первого этажа. Сделав выбор в пользу более дешевой конструкции, в технические детали vareniks особо не вникал, что и повлекло дополнительные проблемы.

Мансардные окна с универсальной монтажной системой можно монтировать на различные основания, в том числе и в готовую крышу. Приобретенное же окно было «заточено» только под обрешетку. Но vareniks не отчаялся, пообщался с консультантом и, несмотря на все трудности, решил сэкономить 11 тысяч на услугах установщика и поставить мансардное окно своими руками.

Я дождался выходных и смело приступил к установке окна. Изнутри, часть пирога крыши специально не доделал, чтобы проще было монтировать окно – были только стропила и первый слой утеплителя. Добавил изнутри еще одну стропильную ногу, на 8 см сузив проем. Дальше, больше: разрезал мембрану, вырезал дырку в небо – проем меньше оригинального, через который выбрался на крышу и разобрал гибкую черепицу на 30-40 см дальше предполагаемой рамы. Вырезал проем для рамы, вырезал куски ОСП, шириной меньше 30 см вокруг рамы. Глубину пропила выставил по толщине ОСП, чтобы сохранить обрешетку.

  • снаружи и изнутри закрепил деревянные опорные бруски (5×10 см);
  • поверх брусков прикрутил дюймовку, чтобы балки стали вровень с обрешеткой;
  • выше рамы выпилил контробрешетку и смонтировал самодельный металлический дренажный желоб, сделанный из торцевой планки (в комплект поставки для гибкой кровли не входит, но консультант советовал поставить).

После, «без задней мысли», согласно инструкции смонтировал опорные уголки на раму под означенный уровень V, пристрелял степлером изоляцию, приладил раму, отрегулировал по уровню и прикрутил. По технологии оконный блок в раму устанавливается дважды – примерка для калибровки и финальный монтаж мансардного окна после сборки теплоизоляционного и гидроизоляционного контура. Опустив подробности «танцев с бубнами» связанных с подъемом тяжелой конструкции, отсутствием лесов и техническими нюансами, получаем.

Примерочная установка окна в раму, вымотала меня так, что соблюдать алгоритм и устанавливать его повторно показалось непосильным подвигом. Все дальнейшие манипуляции выполнял, не снимая блок: вставил боковой утеплитель, прибил влагозащиту, прикрутил на место ОСП, нанес мастику, подложил подкладочный ковер, набил черепицу до нижнего уровня рамы. Дело наконец приблизилось к установке защитного оклада. Вот тут меня ждало огромнейшее разочарование – между окладом и рамой остался зазор четко в толщину листа ОСП.

Рама у этой модели мансардного окна должна крепиться именно к обрешетке, а не к плитному основанию, а в инструкции четких указаний на этот счет не оказалось. vareniks по неопытности решил, что принципиальной разницы нет, и оклад можно отрегулировать, но ошибся. Советы спеца по итогу консультации – окно нужно или полностью переустанавливать, или приподнять раму и сделать прокладки из ОСП. Реализован второй вариант с аккуратным демонтажем и новой сборкой окна своими руками на четыре прокладки под опорные уголки.

Итог: с учетом переделки на установку затрачено 4 дня и 1600 рублей (докупил подкладочный ковер и упаковку черепицы). Несмотря на все нюансы, vareniks считает свой опыт успешным. Окно в мансарде поставлено качественно, дизайн не пострадал, а лучшим доказательством является полтора года «нормального полета без нареканий». И это с учетом питерской погоды, щедрой на осадки.

Бывают ли самодельные мансардные окна

Как бы ни хотелось тотально сэкономить, самостоятельно сделать мансардное окно со створкой в кустарных условиях – нереально. Можно «сколхозить» глухой блок используя готовые комплектующие (стеклопакет, каленое стекло) и собрав деревянную раму. Как это сделал один из участников портала с ником Нерушимый Утес.

Второй вариант: превратить в мансардное окно обычную металлопластиковую конструкцию с открывающейся створкой. Оконный блок устанавливается створкой наружу, каленое стекло монтируется поверх профиля комбинированным способом, на клей и метизы. «Доработать напильником» придется и ручки, и механизм открытия, плюс, понадобится самодельный оклад для защиты от протечек. Такое мансардное окно своими руками собрать дешевле, но ожидать от него заводских показателей не приходится. Да и целесообразность под вопросом.

…Я одобряю различные рукоделия, но должна быть и резонность, хотя бы минимальная реальная необходимость в изобретении колеса. Экономия – отличный резон, но есть ли она в данном случае?
Хотите сэкономить – поищите фабричное мансардное окно б/у на сайте Авито, уверен, найдете, и получится лучше и дешевле. Оклад (лучше новый) можно купить там же. Итого, реально уложиться в 5 тысяч рублей за комплект в отличном состоянии. Самому все сделать можно, но граблей там очень много, а цена вопроса в случае ошибки – испорченная кровля с дальнейшим серьезным ремонтом.

В итоге

Мансардные окна не только обеспечивают в жилых помещениях комфортный уровень естественного освещения, но и делают дом привлекательнее. А чтобы при эксплуатации не возникало проблем, и конструкции выработали свой многолетний ресурс, необходимо:

  • При выборе учитывать характеристики крыши и технические нюансы окон различных моделей.
  • Строго соблюдать технологию подготовки проема и монтажа, правильная гидроизоляция, это залог надежности и долговечности.
  • Не лениться убирать снег, если возникает такая необходимость, если скаты пологие, а кровля металлическая, стоит учесть советы специалистов и превентивно смонтировать снегозадержатели.

В предыдущих материалах, максимально подробно – о монтаже мансардных окон, а также проектировании и выборе. В видео – полная инструкция по монтажу в готовый проем.

Читайте также:
Холодильники Vestfrost: отзывы, обзор 5-ки популярных моделей + на что смотреть перед покупкой

Чему равна электроемкость конденсатора?

«Физика – 10 класс»

При каком условии можно накопить на проводниках большой электрический заряд?

При любом способе электризации тел – с помощью трения, электростатической машины, гальванического элемента и т. д. – первоначально нейтральные тела заряжаются вследствие того, что некоторая часть заряженных частиц переходит от одного тела к другому.
Обычно этими частицами являются электроны.

При электризации двух проводников, например от электростатической машины, один из них приобретает заряд +q, а другой -q.
Между проводниками появляется электрическое поле и возникает разность потенциалов (напряжение).
С увеличением заряда проводников электрическое поле между ними усиливается.

В сильном электрическом поле (при большом напряжении и соответственно при большой напряженности) диэлектрик (например, воздух) становится проводящим.
Возможен так называемый пробой диэлектрика: между проводниками проскакивает искра, и они разряжаются.
Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками с увеличением их зарядов, тем больший заряд можно на них накопить.

Электроемкость.

Введем физическую величину, характеризующую способность двух проводников накапливать электрический заряд.
Эту величину называют электроемкостью.

Напряжение U между двумя проводниками пропорционально электрическим зарядам, которые находятся на проводниках (на одном +|q|, а на другом -|q|).
Действительно, если заряды удвоить, то напряженность электрического поля станет в 2 раза больше, следовательно, в 2 раза увеличится и работа, совершаемая полем при перемещении заряда, т. е. в 2 раза увеличится напряжение.

Поэтому отношение заряда q одного из проводников (на другом находится такой же по модулю заряд) к разности потенциалов между этим проводником и соседним не зависит от заряда.

Оно определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а также электрическими свойствами окружающей среды.

Это позволяет ввести понятие электроемкости двух проводников.

Электроемкостью двух проводников называют отношение заряда одного из проводников к разности потенциалов между ними:

Электроёмкость уединённого проводника равна отношению заряда проводника к его потенциалу, если все другие проводники бесконечно удалены и потенциал бесконечно удалённой точки равен нулю.

Чем меньше напряжение U между проводниками при сообщении им зарядов +|q| и -|q|, тем больше электроемкость проводников.

На проводниках можно накопить большие заряды, не вызывая пробоя диэлектрика.
Но сама электроемкость не зависит ни от сообщенных проводникам зарядов, ни от возникающего между ними напряжения.

Единицы электроемкости.

Формула (14.22) позволяет ввести единицу электроемкости.

Электроемкость двух проводников численно равна единице, если при сообщении им зарядов +1 Кли -1 Клмежду ними возникает разность потенциалов 1 В.

Эту единицу называют фарад (Ф); 1 Ф = 1 Кл/В.

Из-за того что заряд в 1 Кл очень велик, емкость 1 Ф оказывается очень большой.
Поэтому на практике часто используют доли этой единицы: микрофарад (мкФ) – 10 -6 Ф и пикофарад (пФ) – 10 -12 Ф.

Важная характеристика проводников – электроемкость.
Электроемкость проводников тем больше, чем меньше разность потенциалов между ними при сообщении им зарядов противоположных знаков.

Конденсаторы.

Систему проводников очень большой электроемкости вы можете обнаружить в любом радиоприемнике или купить в магазине. Называется она конденсатором. Сейчас вы узнаете, как устроены подобные системы и от чего зависит их электроемкость.

Большой электроемкостью обладают системы из двух проводников, называемые конденсаторами. Конденсатор представляет собой два проводника, разделенные слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники в этом случае называются обкладками конденсатора.

Простейший плоский конденсатор состоит из двух одинаковых параллельных пластин, находящихся на малом расстоянии друг от друга (рис.14.33).
Если заряды пластин одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то силовые линии электрического поля начинаются на положительно заряженной обкладке конденсатора и оканчиваются на отрицательно заряженной (рис.14.28). Поэтому почти все электрическое поле сосредоточено внутри конденсатора и однородно.

Для зарядки конденсатора нужно присоединить его обкладки к полюсам источника напряжения, например к полюсам батареи аккумуляторов. Можно также первую обкладку соединить с полюсом батареи, у которой другой полюс заземлен, а вторую обкладку конденсатора заземлить. Тогда на заземленной обкладке останется заряд, противоположный по знаку и равный по модулю заряду незаземленной обкладки. Такой же по модулю заряд уйдет в землю.

Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок.

Электроемкость конденсатора определяется формулой (14.22).

Электрические поля окружающих тел почти не проникают внутрь конденсатора и не влияют на разность потенциалов между его обкладками. Поэтому электроемкость конденсатора практически не зависит от наличия вблизи него каких-либо других тел.

Электроемкость плоского конденсатора.

Геометрия плоского конденсатора полностью определяется площадью S его пластин и расстоянием d между ними. От этих величин и должна зависеть емкость плоского конденсатора.

Чем больше площадь пластин, тем больший заряд можно на них накопить: q

S. С другой стороны, напряжение между пластинами согласно формуле (14.21) пропорционально расстоянию d между ними. Поэтому емкость

Кроме того, емкость конденсатора зависит от свойств диэлектрика между пластинами. Так как диэлектрик ослабляет поле, то электроемкость при наличии диэлектрика увеличивается.

Проверим на опыте зависимости, полученные нами из рассуждений. Для этого возьмем конденсатор, у которого расстояние между пластинами можно изменять, и электрометр с заземленным корпусом (рис.14.34). Соединим корпус и стержень электрометра с пластинами конденсатора проводниками и зарядим конденсатор. Для этого нужно коснуться наэлектризованной палочкой пластины конденсатора, соединенной со стержнем. Электрометр покажет разность потенциалов между пластинами.

Раздвигая пластины, мы обнаружим увеличение разности потенциалов. Согласно определению электроемкости (см. формулу (14.22)) это указывает на ее уменьшение. В соответствии с зависимостью (14.23) электроемкость действительно должна уменьшаться с увеличением расстояния между пластинами.

Вставив между обкладками конденсатора пластину из диэлектрика, например из органического стекла, мы обнаружим уменьшение разности потенциалов. Следовательно, электроемкость плоского конденсатора в этом случае увеличивается. Расстояние между пластинами d может быть очень малым, а площадь S – большой. Поэтому при небольших размерах конденсатор может иметь большую электроемкость.

Для сравнения: в отсутствие диэлектрика между обкладками плоского конденсатора при электроемкости в 1 Ф и расстоянии между пластинами d = 1 мм он должен был бы иметь площадь пластин S = 100 км 2 .

Читайте также:
Часы настенные большие оригинальные для гостиной: фото в интерьере зала, красивые и недорогие

Кроме того, ёмкость конденсатора зависит от свойств диэлектрика между пластинами. Так как диэлектрик ослабляет поле, то электроёмкость при наличии диэлектрика увеличивается: где ε — диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

Последовательное и параллельное соединения конденсаторов. На практике конденсаторы часто соединяют различными способами. На рисунке 14.40 представлено последовательное соединение трёх конденсаторов.

Если точки 1 и 2 подключить к источнику напряжения, то на левую пластину конденсатора С1 перейдёт заряд +qy на правую пластину конденсатора СЗ — заряд -q. Вследствие электростатической индукции правая пластина конденсатора С1 будет иметь заряд -q, а так как пластины конденсаторов С1 и С2 соединены и до подключения напряжения были электро нейтральны, то по закону сохранения заряда на левой пластине конденсатора С2 появится заряд +q и т. д. На всех пластинах конденсаторов при таком соединении будет одинаковый по модулю заряд:

Определить эквивалентную электроёмкость — это значит определить электроёмкость такого конденсатора, который при той же разности потенциалов будет накапливать тот же заряд q, что и система конденсаторов.

Разность потенциалов φ1 – φ2 складывается из суммы разностей потенциалов между пластинами каждого из конденсаторов:

Воспользовавшись формулой (14.23), запишем:

На рисунке 14.41 представлена схема параллельно соединённых конденсаторов. Разность потенциалов между пластинами всех конденсаторов одинакова и равна:

Заряды на пластинах конденсаторов

На эквивалентном конденсаторе ёмкостью Сэкв заряд на пластинах при той же разности потенциалов

Для электроёмкости, согласно формуле (14.23) запишем: CэквU = C1U + C2U + C3U, следовательно, Сэкв = C1+ С2 + С3, и в общем случае

Различные типы конденсаторов.

В зависимости от назначения конденсаторы имеют различное устройство. Обычный технический бумажный конденсатор состоит из двух полосок алюминиевой фольги, изолированных друг от друга и от металлического корпуса бумажными лентами, пропитанными парафином. Полоски и ленты туго свернуты в пакет небольшого размера.

В радиотехнике широко применяют конденсаторы переменной электроемкости (рис.14.35). Такой конденсатор состоит из двух систем металлических пластин, которые при вращении рукоятки могут входить одна в другую. При этом меняются площади перекрывающихся частей пластин и, следовательно, их электроемкость. Диэлектриком в таких конденсаторах служит воздух.

Значительного увеличения электроемкости за счет уменьшения расстояния между обкладками достигают в так называемых электролитических конденсаторах (рис.14.36). Диэлектриком в них служит очень тонкая пленка оксидов, покрывающих одну из обкладок (полосу фольги). Другой обкладкой служит бумага, пропитанная раствором специального вещества (электролита).

Конденсаторы позволяют накапливать электрический заряд. Электроемкость плоского конденсатора пропорциональна площади пластин и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Кроме того, она зависит от свойств диэлектрика между обкладками.

Источник: «Физика – 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Электростатика – Физика, учебник для 10 класса – Класс!ная физика

Закон Кулона, конденсатор, сила тока, закон Ома, закон Джоуля – Ленца

Теория к заданию 14 из ЕГЭ по физике

Закон Кулона

Закон Кулона — это один из основных законов электростатики. Он определяет величину и направление силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами.

Под точечным зарядом понимают заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного воздействия на другие тела. В таком случае ни форма, ни размеры заряженных тел не влияют практически на взаимодействие между ними.

Закон Кулона экспериментально впервые был доказан приблизительно в 1773 г. Кавендишем, который использовал для этого сферический конденсатор. Он показал, что внутри заряженной сферы электрическое поле отсутствует. Это означало, что сила электростатического взаимодействия меняется обратно пропорционально квадрату расстояния, однако результаты Кавендиша не были опубликованы.

В 1785 г. закон был установлен Ш. О. Кулоном с помощью специальных крутильных весов.

Опыты Кулона позволили установить закон, поразительно напоминающий закон всемирного тяготения.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

В аналитическом виде закон Кулона имеет вид:

где $|q_1|$ и $|q_2|$ — модули зарядов; $r$ — расстояние между ними; $k$ — коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. Сила взаимодействия направлена по прямой, соединяющей заряды, причем одноименные заряды отталкиваются, а разноименные — притягиваются.

Сила взаимодействия между зарядами зависит также от среды между заряженными телами.

В воздухе сила взаимодействия почти не отличается от таковой в вакууме. Закон Кулона выражает взаимодействие зарядов в вакууме.

Кулон — единица электрического заряда. Кулон (Кл) — единица СИ количества электричества (электрического заряда). Она является производной единицей и определяется через единицу силы тока 1 ампер (А), которая входит в число основных единиц СИ.

За единицу электрического заряда принимают заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока $1$А за $1$с.

То есть $1$ Кл$= 1А·с$.

Заряд в $1$ Кл очень велик. Сила взаимодействия двух точечных зарядов по $1$ Кл каждый, расположенных на расстоянии $1$ км друг от друга, чуть меньше силы, с которой земной шар притягивает груз массой $1$ т. Сообщить такой заряд небольшому телу невозможно (отталкиваясь друг от друга, заряженные частицы не могут удержаться в теле). А вот в проводнике (который в целом электронейтрален) привести в движение такой заряд просто (ток в $1$ А вполне обычный ток, протекающий по проводам в наших квартирах).

Коэффициент $k$ в законе Кулона при его записи в СИ выражается в $Н · м^2$ / $Кл^2$. Его численное значение, определенное экспериментально по силе взаимодействия двух известных зарядов, находящихся на заданном расстоянии, составляет:

Часто его записывают в виде $k=<1>/<4πε_0>$, где $ε_0=8.85×10^<-12>Кл^2$/$H·м^2$ – электрическая постоянная.

Электрическая емкость конденсатора

Электроемкость

Электроемкостью проводника $С$ называют численную величину заряда, которую нужно сообщить проводнику, чтобы изменить его потенциал на единицу:

Емкость характеризует способность проводника накапливать заряд. Она зависит от формы проводника, его линейных размеров и свойств среды, окружающей проводник.

Единицей емкости в СИ является фарада ($Ф$) — емкость проводника, в котором изменение заряда на $1$ кулон меняет его потенциал на $1$ вольт.

Электрический конденсатор

Электрический конденсатор (от лат. condensare, буквально сгущать, уплотнять) — устройство, предназначенное для получения электрической емкости заданной величины, способное накапливать и отдавать (перераспределять) электрические заряды.

Читайте также:
Фотообои по законам фен-шуй в интерьере

Конденсатор — это система из двух или нескольких равномерно заряженных проводников с равными по величине зарядами, разделенных слоем диэлектрика. Проводники называются обкладками конденсатора. Как правило, расстояние между обкладками, равное толщине диэлектрика, намного меньше размеров самих обкладок, так что поле в конденсаторе практически все сосредоточено между его обкладками. Если обкладки являются плоскими пластинами, поле между ними однородно. Электроемкость плоского конденсатора определяется по формуле:

где $q$ — заряд конденсатора, $U$ — напряжение между его обкладками, $S$ — площадь пластины, $d$ — расстояние между пластинами, $ε_<0>$ — электрическая постоянная, $ε$ — диэлектрическая проницаемость среды.

Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из пластин.

Энергия поля конденсатора

Энергия заряженного конденсатора выражается формулами

которые выводятся с учетом выражений для связи работы и напряжения и для емкости плоского конденсатора.

Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля (энергия поля в единице объема) напряженностью $Е$ выражается формулой:

где $ε$ — диэлектрическая проницаемость среды, $ε_0$ — электрическая постоянная.

Сила тока

Электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Сила электрического тока — это величина ($I$), характеризующая упорядоченное движение электрических зарядов и численно равная количеству заряда $∆q$, протекающего через определенную поверхность $S$ (поперечное сечение проводника) за единицу времени:

Итак, чтобы найти силу тока $I$, надо электрический заряд $∆q$, прошедший через поперечное сечение проводника за время $∆t$, разделить на это время.

Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.

Рассмотрим проводник с площадью поперечного сечения $S$. Заряд каждой частицы $q_0$. В объеме проводника, ограниченном сечениями $1$ и $2$, содержится $nS∆l$ частиц, где $n$ — концентрация частиц. Их общий заряд $q=q_<0>nS∆l$. Если частицы движутся со средней скоростью $υ$, то за время $∆t=<∆l>/<υ>$ все частицы, заключенные в рассматриваемом объеме, пройдут через поперечное сечение $2$. Сила тока, следовательно, равна:

В СИ единица силы тока является основной и носит название ампер (А) в честь французского ученого А. М. Ампера (1755-1836).

Силу тока измеряют амперметром. Принцип устройства амперметра основан на магнитном действии тока.

Оценка скорости упорядоченного движения электронов в проводнике, проведенная по формуле для медного проводника с площадью поперечного сечения $1мм^2$, дает весьма незначительную величину — $∼0.1$ мм/с.

Закон Ома для участка цепи

Сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на этом участке к его сопротивлению.

Закон Ома выражает связь между тремя величинами, характеризующими протекание электрического тока в цепи: силой тока $I$, напряжением $U$ и сопротивлением $R$.

Закон этот был установлен в 1827 г. немецким ученым Г. Омом и поэтому носит его имя. В приведенной формулировке он называется также законом Ома для участка цепи. Математически закон Ома записывается в виде следующей формулы:

Зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) проводника.

Для любого проводника (твердого, жидкого или газообразного) существует своя ВАХ. Наиболее простой вид имеет вольт-амперная характеристика металлических проводников, заданная законом Ома $I=/$, и растворов электролитов. Знание ВАХ играет большую роль при изучении тока.

Закон Ома — это основа всей электротехники. Из закона Ома $I=/$ следует:

  1. сила тока на участке цепи с постоянным сопротивлением пропорциональна напряжению на концах участка;
  2. сила тока на участке цепи с неизменным напряжением обратно пропорциональна сопротивлению.

Эти зависимости легко проверить экспериментально. Полученные с использованием схемы, графики зависимости силы тока от напряжения при постоянном сопротивлении и силы тока от сопротивления представлены на рисунке. В первом случае использован источник тока с регулируемым выходным напряжением и постоянное сопротивление $R$, во втором — аккумулятор и переменное сопротивление (магазин сопротивлений).

Электрическое сопротивление

Электрическое сопротивление — это физическая величина, характеризующая противодействие проводника или электрической цепи электрическому току.

Электрическое сопротивление определяется как коэффициент пропорциональности $R$ между напряжением $U$ и силой постоянного тока $I$ в законе Ома для участка цепи.

Единица сопротивления называется омом (Ом) в честь немецкого ученого Г. Ома, который ввел это понятие в физику. Один ом ($1$ Ом) — это сопротивление такого проводника, в котором при напряжении $1$ В сила тока равна $1$ А.

Удельное сопротивление

Сопротивление однородного проводника постоянного сечения зависит от материла проводника, его длины $l$ и поперечного сечения $S$ и может быть определено по формуле:

где $ρ$ — удельное сопротивление вещества, из которого изготовлен проводник.

Удельное сопротивление вещества — это физическая величина, показывающая, каким сопротивлением обладает изготовленный из этого вещества проводник единичной длины и единичной площади поперечного сечения.

Из формулы $R=ρ/$ следует, что

Величина, обратная $ρ$, называется удельной проводимостью $σ$:

Так как в СИ единицей сопротивления является $1$ Ом, единицей площади $1м^2$, а единицей длины $1$ м, то единицей удельного сопротивления в СИ будет $1$ Ом$·м^2$/м, или $1$ Ом$·$м. Единица удельной проводимости в СИ — $Ом^<-1>м^<-1>$.

На практике площадь сечения тонких проводов часто выражают в квадратных миллиметрах (м$м^2$). В этом случае более удобной единицей удельного сопротивления является Ом$·$м$м^2$/м. Так как $1 мм^2 = 0.000001 м^2$, то $1$ Ом$·$м $м^2$/м$ = 10^<-6>$ Ом$·$м. Металлы обладают очень малым удельным сопротивлением — порядка ($1 ·10^<-2>$) Ом$·$м$м^2$/м, диэлектрики — в $10^<15>-10^<20>$ раз большим.

Зависимость сопротивления от температуры

С повышением температуры сопротивление металлов возрастает. Однако существуют сплавы, сопротивление которых почти не меняется при повышении температуры (например, константан, манганин и др.). Сопротивление же электролитов с повышением температуры уменьшается.

Температурным коэффициентом сопротивления проводника называется отношение величины изменения сопротивления проводника при нагревании на $1°$С к величине его сопротивления при $0°$С:

Зависимость удельного сопротивления проводников от температуры выражается формулой:

В общем случае $α$ зависит от температуры, но если интервал температур невелик, то температурный коэффициент можно считать постоянным. Для чистых металлов $α=(<1>/<273>)K^<-1>$. Для растворов электролитов $α

Электроёмкость. Конденсаторы

Электроемкость проводников различной формы

Мы уже узнали, что в проводнике, помещенном в электрическое поле, происходит перераспределение зарядов до тех пор, пока внешнее поле внутри проводника не скомпенсируется собственным полем разделенных зарядов. Все заряды размещаются на внешней поверхности проводника, которая является эквипотенциальной. Потенциал любой точки этой поверхности считается потенциалом всего проводника.

Читайте также:
Строительство из монолитного пенобетона: плюсы и минусы

Выясним, как будет меняться потенциал проводника при изменении его заряда. Возьмем проводник (например, металлический шар), изолированный от земли и других проводников, и, не меняя его положение относительно других проводников, будем его электризовать (увеличивать заряд). С помощью электрометра можно измерять соответствующие значения потенциала проводника. Во сколько раз увеличивается заряд шара, во столько же возрастает его потенциал, то есть заряд проводника прямо пропорционален потенциалу, q

φ. Вводя коэффициент пропорциональности, получаем q = Cφ, где С — коэффициент пропорциональности, постоянный для условий данного опыта. Если мы заменим проводник другим (например, шаром больших размеров) или изменим внешние условия опыта, то значение коэффициента С будет другим. Этот коэффициент пропорциональности называют емкостью (или электроемкость) проводника.

Электрометр, или электростатический вольтметр — прибор для измерения потенциала заряженного проводника относительно Земли или в отношении другого заряженного проводника.

Электроемкость С — скалярная физическая величина, характеризующая способность проводников накапливать и удерживать определенный электрический заряд. Она измеряется отношением заряда q, который предоставили изолированному проводнику, к его потенциалу φ,

Единица электроемкости — фарад, 1 Ф.

Электроемкость проводника правильной формы можно рассчитать. Например, вычислим емкость отдельной ведущей шара радиусом r. Потенциал заряженного шара

подставляя это выражение в формулу для емкости, получаем: C = 4πε εr.

Следует отметить, что емкость 1 Ф очень большая. Так, с помощью последней формулы можно показать, что в вакууме электроемкость в 1 Ф имеет шар радиусом 9 · 10 9 м (что в 23 раза больше расстояния от Земли до Луны). Емкость Земли, радиус которой 6,4 · 10 6 м, равна 7 · 10 -4 Ф.

Поэтому на практике чаще всего используют микро- и пикофарадами: 1 мкФ = 10 -6 Ф, 1 пФ = 10 -12 Ф.

Опыты показывают, что емкость проводника зависит от его размеров и формы. Однако она не зависит от материала, агрегатного состояния, формы и размеров полости внутри проводника (объясните самостоятельно почему). Выясним условия, от которых зависит электроемкость проводника.

Поскольку проводник электризуется через внешнее влияние, электроемкость проводника должно зависеть от размещения вблизи него других проводников и от окружающей среды. Покажем это на опыте. Возьмем два металлические диски, закрепленные на подставках из диэлектрика. Диск А соединим с электрометром, корпус которого заземлен, а диск В отодвинем от диска А. наэлектризует диск А, предоставив ему заряд, который в дальнейшем не будет меняться. Определив значение потенциала диска А по показаниям электрометра, начнем приближать к нему диск В, одновременно наблюдая за стрелкой прибора. Оказывается, что потенциал диска А при этом уменьшается.

Еще резче уменьшение потенциала диска А можно наблюдать, если заземлить диск В . Принимая во внимание, что заряд на диске А при этом не меняется, делаем вывод, что уменьшение потенциала обусловлено увеличением электроемкости системы дисков. Заменив воздух между дисками другим диэлектриком, снова заметим увеличение электроемкости системы дисков.

Заземление предметов — это соединение их с землей (проводником) с помощью металлических листов, закопанных в землю, водопроводных труб и тому подобное.

Результаты опытов можно объяснить так. Когда диск В попадает в поле диска А, он электризуется и создает свое поле. Если соединить диск В с землей, на нем останутся только заряды противоположного знака по сравнению с зарядами на диске А. Это усиливает поле диска В, которое еще больше уменьшает потенциал диска А. Если внести между диски диэлектрик, то он поляризуется. Поляризационные заряды, расположенные вблизи поверхности диска А, компенсируют часть его заряда, следовательно, электроемкость диска возрастает.

Конденсатор. Электроемкость плоского конденсатора.

Рассмотренная система проводников является основой для устройств, которые называют конденсаторами. Конденсаторы широко используют в радиотехнике как устройства для накопления и удержания электрического заряда.

Самый простой конденсатор состоит из двух или более разноименно заряженных и разделенных диэлектриком проводников, которые называют обкладками конденсатора. Последние имеют одинаковые по абсолютному значению разноименные заряды и размещены относительно друг друга так, что поле в этой системе сконцентрировано в ограниченном пространстве между обкладками. Диэлектрик между обкладками играет двойную роль: во-первых, он увеличивает электроемкость, во-вторых — не дает зарядам нейтрализоваться. Поэтому диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность на пробой (пробой диэлектрика означает, что он становится проводником) должны быть достаточно большими. Чтобы защитить конденсатор от механических внешних воздействий, его помещают в корпус.

Накопление зарядов на обкладках конденсатора называют его зарядкой. Чтобы зарядить конденсатор, его обкладки присоединяют к полюсам источника напряжения, например, к полюсам батареи аккумуляторов. Можно также соединить одну обкладку с полюсом батареи, второй полюс которой заземлен, а вторую обкладку конденсатора тоже заземлить. Тогда на заземленной обкладке останется заряд, противоположный по знаку, а по модулю он будет равен заряду другой обкладки. Такой же по модулю заряд уйдет в землю.

Под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из обкладок. Он прямо пропорционален разности потенциалов (напряжению) между обкладками конденсатора. В таком случае емкость конденсатора (в отличие от отдельного проводника) определяется по формуле

По форме обкладок конденсаторы бывают плоские, цилиндрические и сферические. Как диэлектрик в них используют парафиновый бумагу, слюду, воздух, пластмассы, керамику и тому подобное. Типичный плоский конденсатор состоит из двух металлических пластин площадью S, пространство между которыми разделено диэлектриком толщиной d.

Выведем формулу для емкости плоского конденсатора. Учитывая, что

подставим в эту формулу выражение U = Ed, где Е — напряженность поля, создаваемого двумя пластинами,

В результате получим:

Таким образом, электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади перекрытия пластин и относительной диэлектрической проницаемости диэлектрика и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. Из формулы следует, что, уменьшая толщину диэлектрика между пластинами или увеличивая площадь перекрытия пластин, можно получить конденсатор большей емкости.

Соответственно можно вывести формулы для емкости конденсаторов других форм. Так, емкость сферического конденсатора вычисляется по формуле

Читайте также:
Схема подключения магнитного пускателя и теплового реле

где r и R- радиус внутренней и внешней сфер (в случае обособленной шара, когда R = ∞, имеем: C = 4пε εr).

Соединение конденсаторов

Во многих случаях, чтобы создать нужную электроемкость, конденсаторы соединяют в группу, которая называется батареей.

Последовательным называют такое соединение конденсаторов, при котором отрицательно заряженная обкладка предварительного конденсатора соединена с положительно заряженной обкладкой следующего. В случае последовательного соединения на всех обкладках конденсаторов будут одинаковые по модулю заряды, соответственно одинаковыми будут и потенциалы обкладок, соединенных между собой проводниками.

Учтя это, выведем формулу для вычисления электроемкости батареи последовательно соединенных конденсаторов. Напряжение на батарее U бы равна сумме напряжений на последовательно соединенных конденсаторах, действительно (φ 1 — φ 2 ) + (φ 2 — φ 3 ) + … + (φ n -1 — φ n ) = φ 1 — φ n или U 1 + U 2 + … + U n = U бы . Использовав соотношение q = CU, получим

Сократив на q, получим

Следовательно, для последовательного соединение электроемкость батареи меньше наименьшей из электроемкости отдельных конденсаторов.

Параллельным называется соединение конденсаторов, при котором все положительно заряженные обкладки присоединены к одному проводнику, а отрицательно заряженные — к другому. В этом случае напряжения на всех конденсаторах одинаковы и равны U, а заряд на батареи равна сумме зарядов на отдельных конденсаторах, q б = q 1 + q 2 + … + q n , откуда C бы U = C 1 U + C 2 U + … + C n U. После сокращения получаем формулу для вычисления электроемкости батареи параллельно соединенных конденсаторов, С б = C 1 + C 2 + … + C n . Для параллельного соединения электроемкость батареи больше, чем самая большая из электроемкости отдельных конденсаторов (равна сумме емкостей всех конденсаторов).

Энергия заряженного конденсатора. Как и любая система заряженных тел, конденсатор обладает энергией. Для того чтобы зарядить конденсатор, нужно выполнить работу, затрачиваемое на разделение положительных и отрицательных зарядов. Согласно закону сохранения энергии, эта работа равна энергии конденсатора A = W эл .

Как известно, работа сил электрического поля по перемещению заряда на определенное расстояние равно A = qU, если напряжение постоянное (U = const). В случае подзарядки конденсатора напряжение на его обкладках растет от нуля до U, и, вычисляя работу поля, в этом случае нужно использовать ее среднее значение

соответственно энергия заряженного конденсатора

Поскольку q = CU, то получим еще две формулы для вычисления энергии конденсатора:

Емкость плоского и других конденсаторов

Вы будете перенаправлены на Автор24

Что такое конденсатор

Напомним, что конденсатором называется совокупность двух любых проводников, (обкладок) заряды которых одинаковы по величине и противоположны по знаку.

Конфигурация конденсатора такова, что поле, которое создается зарядами, локализовано между обкладками. В общем случае электроемкость конденсатора равна:

где $_1-_2=U$ — разность потенциалов обкладок, которую называют напряжением и обозначают $U$. Емкость по определению считается положительной величиной. Она зависит только от геометрии обкладок конденсатора их взаиморасположения и диэлектрика. Форму обкладок и их расположение подбирают так, чтобы внешние поля минимально влияли на внутреннее поле конденсатора. Силовые линии поля конденсатора начинались на проводнике с положительным зарядом и заканчивались на проводнике с отрицательным зарядом. Конденсатор может быть проводником, который помещен в полость, окруженную замкнутой оболочкой.

В соответствии с конфигураций конденсаторов можно выделить три большие группы: плоские, сферические и цилиндрические (по форме обкладок). Вычисление емкости конденсатора сводится к определению $напряжения$ конденсатора при известном заряде на его обкладках.

Плоский конденсатор

Плоский конденсатор (рис.1) – это две разноименно заряженные пластины, разделенные тонким слоем диэлектрика. Формула для расчета емкости такого конденсатора представляет собой выражение:

где $S$ — площадь обкладки, $d$ — расстояние между обкладками, $varepsilon $ — диэлектрическая проницаемость вещества. Чем меньше $d$, тем больше совпадает расчётная емкость конденсатора (2), с реальной емкостью.

Электроемкость плоского конденсатора, заполненного N слоями диэлектрика, толщина слоя с номером i равна $d_i$, диэлектрическая проницаемость этого слоя $_i$ вычисляется по формуле:

Сферический конденсатор

В том случае, если внутренний проводник шар или сфера, внешняя замкнутая оболочка — концентрическая ему сфера, то конденсатор является сферическим. Сферический конденсатор (рис.2) состоит из двух концентрических проводящих сферических поверхностей с пространством между обкладками, заполненным диэлектриком. Емкость его можно рассчитать по формуле:

где $R_1< и R>_2$ — радиусы обкладок.

Цилиндрический конденсатор

Емкость цилиндрического конденсатора равна:

где $l$ – высота цилиндров, $R_1$ и $R_2$ — радиусы обкладок. Этот вид конденсаторов представляет собой две коаксиальных (соосных) проводящих цилиндрических поверхности (рис.3).

Еще одной, но не маловажной характеристикой всех конденсаторов является пробивное напряжение ($U_$)– это напряжение, при котором происходит электрический разряд через слой диэлектрика. $U_$ зависит от толщины слоя и свойств диэлектрика, конфигурации конденсатора.

Помимо одиночных конденсаторов применяют их соединения. Для того чтобы увеличить емкость используют параллельное соединение конденсаторов (соединение одноименными обкладками). В этом случае результирующая емкость такого соединения может быть найдена как сумма$< С>_i$ где $С_i$ — емкость конденсатора с номером i:

Если конденсаторы соединить последовательно (обкладками с разными знаками заряда), то суммарная емкость соединения будет всегда меньше, чем минимальная емкость любого конденсатора, который входит в систему. В этом случаем для того чтобы рассчитать результирующую емкость складывают величины, обратные к емкостям отдельных конденсаторов:

Задание: Вычислите электроемкость плоского конденсатора, если площадь обкладок его равна 1см2, расстояние между обкладками равно 1 мм. Пространство между обкладками вакуумировано.

Формула для расчета емкости, данного в задаче конденсатора имеет вид:

Ответ: С $approx $0,9 пФ.

Задание: Какова напряженность электростатического поля сферического конденсатора на расстоянии x=1 см=$<10>^<-2>м$ от поверхности внутренней обкладки, если внутренний радиус обкладки конденсатора $R_1=$1 см$<=10>^<-2>м$, внешний $R_2=$ 3 см=$<3cdot 10>^<-2>м$. Напряжение на обкладках равно $<10>^3В$.

Напряженность поля, которое создается проводящей заряженной сферой, вычисляется в соответствии с формулой:

где $q$ – заряд внутренней сферы (обкладки конденсатора), $r=R_1+x$ –расстояние от центра сферы.

Заряд сферы найдем из определения емкости конденсатора (С):

Емкость сферического конденсатора определяется как:

где $R_1< и R>_2$ — радиусы обкладок конденсатора.

Подставим выражения (2.2) и (2.3) в (2.1), получим искомую напряженность:

Так как все данные в задаче уже переведены в систему СИ, проведем вычисления:

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: